| 중국과학기술대학 2차원 재료 헤테로에피텍시 성장 연구 최신성과 | ||
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 최근 중국과학기술대학 허페이(合肥) 나노척도 물질과학 국가실험실의 천웨이(陈伟) 박사는 미국 테네시대학, 중국과학원 물리연구소, 베이징대학 등 기관과 협력연구를 통해 약한 반데르 발스 힘(Van der Waals forces)과 강한 계면화학결합이 성장과정에서 2차원 재료가 기판격자와의 상대적 방향성에서 일으키는 결정적인 협력 작용을 밝혔다. 이 연구성과는 2014년 11월 10일 “PNAS”에 온라인으로 발표되었는데, 천웨이 박사가 논문 공동 제1저자이다. 2차원재료는 물리적 화학적 특성이 뛰어나다. 가임(Geim)과 노보셀로프(Novoselov) 박사가 지난 2004년에 단일층 그래핀을 기계적 방법으로 제거(stripping)하는데 성공하면서 응집체물리 및 재료과학에 대한 연구가 2차원재료에 갈수록 집중되었고 이황화몰리브덴과 질화붕소 등 새로운 단일층 체계를 제조하였다. 신(新)물질 그래핀을 최초 발견한 가임(Geim)과 노보셀로프(Novoselov) 박사(2010년 노벨 물리학상)가 반데르 발스 헤테로 결합에 관한 개념을 제출하였는데, 즉 층과 층 사이의 약한 상호작용을 통해 서로 다른 2차원 재료를 일정한 순서로 적층시켜 새로운 체계와 물성을 얻을 수 있다는 이론이다. 최근 몇 년간 2차원재료의 금속위 에피텍시 성장은 반데르 발스 헤테로결합의 더욱 효과적인 제어 수단이 되었다. 천웨이 박사는 협력연구를 통해 단일층 질소붕소와 그래핀이 매우 흡사한 격자구조와 구조변수를 갖고 있지만 이들을 동(Cu)기판(100) 표면에서 에피텍시 성장시킬 경우, 그 방향성이 매우 다른 현상을 발견하였다. 질화붕소가 엄격하게 기판과 대칭된 방향으로 성장하는 반면, 그래핀은 오히려 매우 낮은 대칭성의 배열 가능성을 나타내었다. 제1원리 이론계산을 통해 연구팀은 그래핀과 동(Cu)와의 상호작용이 질화붕소보다 훨씬 강하여 기판과 가까이 위치한 동(Cu) 원자의 위치가 뚜렷한 뒤틀림 현상을 유발하며, 심지어 그래핀 성장과정에서 동 기판 고유의 특성을 나타내는 높은 대칭성을 효과적으로 교정할 수 없음을 발견하였다. 보다 강한 계면 상호작용이 오히려 더욱 낮은 공간의 상대적 방향성을 유발할 수 있음을 입증하는 사례로, 동 연구는 2차원 재료의 비평형 성장의 기본개념을 더욱 풍부히 하였고 반데르 발스 헤테로결합 및 그 복합재료 소자에서의 향후 응용에 도움이 된다. 정보출처 : http://www.cas.cn/ky/kyjz/201411/t20141114_4252702.shtml |
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